KR20010005775A - 통신시스템에서 에코를 제거하는 방법, 통신 장치, 및 무선 전화 장치의 무선 기지국 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 신호들을 송신하고 수신하는 수신 경로 수단과 송신 경로 수단, 및 감지된 에코를 나타내는 에코 제어 신호를 생성하는 에코 보상 수단을 포함하는 통신 장치에서 에코를 제거하는 방법 및 통신 장치를 제공하는데, 상기 에코 보상 수단은 상기 송신 경로 수단 및 상기 수신 경로 수단 사이에 결합되며, 에코 디지털 제어 신호 생성 수단, 및 상기 디지털 제어 신호 생성 수단과 상기 수신 경로 수단에 결합되는 디지털-아날로그 변환기를 포함한다. 하드웨어 및 소프트웨어 구현은 용이하며, 상기 수신 경로에 있는 아날로그-디지털 변환기의 동적 범위는 제한된다.

Description

통신시스템에서 에코를 제거하는 방법, 통신 장치, 및 무선 전화 장치의 무선 기지국{A METHOD FOR CANCELLING ECHOES IN A COMMUNICATION SYSTEM, A COMMUNICATION DEVICE, AND A RADIO BASE STATION OF A CORDLESS TELEPHONE DEVICE}

예를 들어 무선 전화 장치의 무선 기지국을 위한 그러한 방법 및 통신 장치는 PCA 1070 라인 인터페이스 특징을 기술하고 있으며, 전자식 전화기 세트에서 음성 및 라인 신호 인터페이스 기능을 수행하기 적합한 "PCA 1070, 다중-표준 프로그래머블 아날로그 CMOS 전송 집적회로"라는 제목을 갖는 필립스(Philips) 집적회로 데이터 시트에 이용되며 상기 데이터 시트로부터 공지되어 있다. 특히 상기 공지된 통신 장치는 그 자신의 로컬 인터페이스 중 주로 소위 하이브리드 회로로부터 발생하는 로컬 에코를 제거하기 위한, 또한 일반적으로 측음 방지(AST : antisidetone) 수단이라고 하는 아날로그 로컬-에코-제거 수단을 포함하는데, 상기 하이브리드 회로는 4 회선의 전화 인터페이스를 잘 알려진 전화 라인의 2 회선 a/b단자에 결합하기 위하여, 송신 및 수신 경로 각각에서 해당 신호들의 분리 및 결합을 수행한다.

실제로, 앞서 언급된 인터페이스는 아날로그 로컬-에코-제거 외에도 디지털 로컬-에코-제거(LEC)가 인근 인터페이스 자체로부터 발생하는 에코를 제거하기 위해 역시 수행되는 디지털 인터페이스부와 결합된다. 그들의 소스에 관계없이 모든 종류의 에코를 제거하고자하는 경향이 강한데, 인간의 귀는 상기 에코에 매우 민감하며, 상기 에코는 짜증과 서로 통신하고자하는 당사자들 간에 오해를 유발할 수도 있다. 특히, 에코는 보다 쉽게 감지될 수 있어서, 20 msec의 왕복 지연으로 인하여 현재의 고품질 디지털 유럽 무선 전화(DECT : digital European cordless telephone) 시스템을 더욱 교란시킨다.

본 발명은 청구항 1의 앞부분에서 약술된 바와 같은, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 청구항 2와 10의 앞부분에서 약술한 바와 같은, 통신 장치 및 그러한 통신 장치를 포함하는 무선 전화 장치의 무선 기지국에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 통신 장치의 가능한 배열을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 통신 장치의 가능한 실시 예.

도 3은 본 발명에 따른 통신 장치에서 모의 실험된 핵심 임피던스의 가능한 배열을 나타내는 도면.

도 4a 및 4b는 각각 본 발명에 따른 통신 장치에서 모의 실험된 주요 임피던스를 포함하는 가능한 및 최적화된 결합 방식을 나타내는 도면.

본 발명의 목적은 구현하기 쉬운 방법으로, 그리고 다양한 국가 당국의 통신 라인 요구사항을 융통성있고 프로그래머블한 조정이 허용되는 방법으로 그 에코가 제거될 수 있는 대안적인 방법 및 통신 장치를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 청구항 1에서 약술된 특징을 갖는다.

수신 및 송신 경로 각각에 일반적으로 이미 존재하는 추가적인 A/D 및 D/A 변환기 이외에도 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 포함하기 때문에 비록 제안된 발명이 보다 복잡한 것 같지만, 놀랍게도 에코를 나타내는 제어 신호를 디지털 송신 경로로부터 받고, 연이어서 디지털을 아날로그로 변환하고, 상기 변환된 제어-보상 신호를 수신 경로에 더해주면 전술한 디지털 소프트웨어로 구현된 신호 처리 및 프로그래밍에 많은 복잡도를 부가하지 않고도 상기 단점을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 장치는 청구항 2에 약술된 특징을 갖는다.

상기 장점 이외에도, 본 발명에 따른 통신 장치는 ADC의 동적 범위의 가능한 한계를 발생시키는데, 상기 동적 범위는 또한 통신 장치의 수신 경로에 일반적으로 존재한다. 이 동적 범위는 그러한 변환기의 주요 인자이며, 동적 범위의 증가는 통신 목적을 위한 인터페이스 집적회로에서 복잡도, 필요한 칩 영역 및 전류 소비를 늘어나게 할 것이다. 따라서 달성된 상기 ADC의 제한된 동적 범위는 낮은 공급 전압을 통신 장치에 공급하는 기회를 제공하는데, 상기 공급 전압은 원격 PABX의 경우 그 상단에서 동적 범위를 제한하는 것으로 알려져 있는데, 왜냐하면 그것은 전화선 자체로부터 나오기 때문이다. 그 하단에서 동적 범위는 잡음에 압도되지 않는 최저 전압에 의해 제한된다. ADC의 제한된 동적 범위에 의해, 잡음 요구사항은 그 결과 본 발명에 따른 통신 장치의 전체적인 성능을 저해하지 않고도 효과적으로 약화된다.

청구항 3, 4 또는 5 중 하나에서 약술된 특징을 갖는 본 발명에 따른 통신 장치의 추가적인 실시 예는 디지털 신호 처리(DSP : digital signal processing) 수단에 상기 제안된 에코 디지털 제어 신호 생성 수단 및/또는 수신 필터 수단의 포함 또는 조합이 DSP 하드웨어에서 단지 배가된 출력 레지스터를 필요로 하는 사소한 증가를 유발할 뿐만 아니라, 경미한 그래서 수용 가능한 DSP 소프트웨어 코드 및 실행 시간의 증가만을 유발한다는 장점을 갖는다.

청구항 6 또는 7에 약술된 본 발명에 따른 통신 장치의 바람직한 실시 예에서, 단지 하나의 대칭형 디지털-아날로그 변환기(DAC)가 사용된다. 그러나, 성능을 위해서 여하간 대칭형 DAC가 바람직하며, 그 감소된 출력 잡음 때문에 하드웨어의 많은 증가를 유발하지 않는다. 따라서, 실제로 이것은 칩 영역의 증가 또는 추가적인 전류 소모가 일어나지 않도록 한다.

청구항 8에서 제안된 바와 같은 동적 잡음 형상(DNS : dynamic noise shape) 회로의 포함은 단지 0.05 mm²이하 정도의 매우 제한된, 그래서 수용 가능한 칩 영역의 증가를 초래한다.

본 발명에 따른 방법, 통신 장치 및 무선 기지국은 추가적인 장점들과 함께 더욱 명료해질 것이며, 유사한 요소들이 동일한 참조 번호로 참조되는 첨부된 도면에 대한 참조가 이루어진다.

도 1은 전화와 같은 통신 장치(1)를 도시하는데, 상기 통신 장치는 잘 알려진 a/b 전화 라인과 같은 통신 라인(2)에 연결된다. 상기 통신 장치(1)는 보통 예를 들어 마이크로폰(3), 팩시밀리 또는 유사 장치와 같은 저주파수 데이터 소스와 전화기 또는 확성기(4)를 갖는다. 따라서 데이터는 이와 같이 통신 라인(2)과 통신 장치(1) 간에 전달된다. 통신 장치(1)는 이동형, 휴대형 또는 무선일 수 있다. 예를 들어 무선 통신 장치(1)의 경우, 상기 장치는 상호간에 안테나(7과 8)를 통하여 서로 통신하는 휴대부(5)와 기지국(6)을 갖는다. 일반적으로 마이크로폰(3)과 확성기(4)는 라인 인터페이스(10)를 통하여 통신 라인(2)에 연결된다. 앞서 언급된 집적 회로 PCA 1070은 회로와 유사한 인테페이스(10) 및, 특히 인터페이스(10)에 포함된 하이브리드(11)에 의해 유발되는 에코를 제거하기 위한 아날로그 측음 방지 회로(AST)라고도 불리우는 아날로그 에코 제거 수단을 갖는다.

도 2는 통신 장치(1) 일부의 실시 예를 도시하는데, 자세하게 말하자면 기지국(6)에 포함된 상기 통신 장치의 일부가 예시되었다. 기지국(6)은 하이브리드(11)를 포함하는 라인 인터페이스(10) 및, 일반적으로 인터페이스(10)에 연결되는 온-칩(on-chip) 회로(12)와, 상기 회로(12)와 안테나(7) 사이에 연결되는 시분할 듀플렉서(TDD) 회로(13)와 같은 몇 개의 독립 이산 전기 소자로 이루어진다. 상기 휴대부(5)는 기지국(6)에 신호를 보내고, 기지국으로부터 신호를 수신하는 TDD 회로(9) 수단을 또한 포함한다. 개략적으로 살펴보면, 통신 장치(1)는 마이크로폰(3)에서 적어도 a/b 라인(2)으로 향하는 송신 경로(S)와 적어도 a/b 라인(2)에서 확성기(4)로 향하는 수신 경로(R)를 갖는다. 이러한 경로 구분은 회로(12)에서도 역시 이루어질 수 있다. 회로(12)는 디지털 신호 처리 회로, 또는 줄여서 DSP(14)라고 하는 회로를 포함한다. DSP(14)는 보통 디지털 로컬 에코 제거기(LEC)(15)를 포함하는데, 상기 제거기는 전술한 아날로그 AST와 같이 송신 경로(S)와 수신 경로(R) 사이에 결합된다. DSP(14)는 통신 장치(1)에 있는 로컬 하이브리드로부터 발생하는 에코를 디지털 방식으로 제거하거나 보상한다. 상기 하이브리드는 에코 보상, 제거 또는 측음 방지 기법을 필요로 한다. 상기 기법들은 송신 경로(S)로부터 제어 신호 또는 에코 보상 신호를 만드는데, 상기 신호는 통신 장치(1)에서 유도된 에코를 나타낸다. 그 후 그러한 제어 신호는 역 변환되어, 그 에코를 보상하기 위하여 수신 경로(R)에서 상기 신호에 더해지며. 사실상 보상될 필요가 없는 회답 신호를 확성기(4)에 제공한다. 통신 장치(1) 자체로부터 발생하며 약 5 msec까지의 적절한 시간척도로 일어나는 로컬 에코는 (AST) 라인 인터페이스(11)에서 아날로그 방식으로 또는 LEC(15)에서 디지털 방식으로 보상된다. 이 목적을 위하여, 트랜시버(13)는 S-경로로 디지털 신호를 DSP(14)에 출력하고, 또한 상기 라인(2)의 반대편에서 통신 장치에 의해 송신된 디지털 신호를 DSP(14)를 통하여 수신한다. DSP(14)는 에코의 디지털 표현을 생성하고, 가산기(16)에서 역 변환된 그 디지털 표현을 R-경로에서 디지털 회답 신호에 더한다. DSP(14)는 출력 신호 중 원하지 않는 분광 로브(spectral lobes)를 걸러내는 도 4에 도시된 바와 같은 고역 필터(18), 디지털 필터 수단(19) 및 저역 필터(20)의 직렬 배열을 포함하는 수신 필터 수단(RFX)(17)을 더 포함한다. 수신 필터 수단(17)의 구현 및 동작은 그 자체로 관련 기술분야에 알려져 있다. 상기 필터 수단 출력 신호는 이후 디지털 잡음 형상(DNS) 회로(21)에 공급되고, 라인 인터페이스(11)에 제공되도록 하기 위해 DAC 수단(22)에서 디지털에서 아날로그로 변환된다. R-경로에서 인터페이스(11)로부터의 신호는 음 입력단에 공급된 후 ADC(23)에서 아날로그에서 디지털로 변환되는데, 상기 ADC는 차례로 가산기(16)에 연결된다.

대안적인 에코 보상이 DAC 수단(22)에 포함되는, 제 2 DAC(25)에 결합되는 디지털 에코 신호를 생성하는 디지털 신호 수단(24)에 의해 DSP 내에서 제공된다. 선택적으로 제 2 디지털 잡음 형상 회로(26)는 수단(24) 및 DAC(25) 사이에 연결된다. DAC(25)는 ADC(23)의 양 입력단에 연결되는 출력(27)을 갖는다. 디지털 신호 수단(24)은 통신 장치에서 발생하는 에코를 a/b 라인(2)의 반대편에서 보상하기 위해 에코 신호를 발생하도록 설계되고 배열된다.

ADC 입력 신호는 ADC(23)의 양 및 음 입력단에 입력되므로, 그 동적 범위는 제한된다. 그로 인한 장점은 그것들이 제 2 DAC(25) 및 선택사항인 DNS 회로(26)가 존재함으로써 생기는 단점을 크게 상쇄한다는 것이다. 그러나 DAC 수단(22)이 대칭이기 때문에, 제 2 DAC(25)는 여하튼 그것이 암암리에 존재하는 것처럼 부담없이 제공된다. 한편 선택사항인 DNS(26)는 실제로 아주 한정된 칩 영역만을 필요로 한다.

나아가, 수신 필터 수단(17) 및 에코 디지털 제어 신호 생성 수단(24)은 디지털 신호 처리 수단(14)에서 프로그래밍 및 데이터 처리 모두를 위한 메모리 공간을 절약하기 위하여 결합될 수 있다. 아래와 같은 추가적인 장점을 달성할 수 있다. 통신 장치(1)는 각 및 모든 나라에 대한 통신 장치(1)의 내부 임피던스를 국부적으로 존재하는 라인 임피던스로 정합시키고, 또 내부 에코 제거 임피던스를 통신 장치(1)의 특정 위치에서 에코 특성을 반영하는 임피던스로 정합시키는데 필수적인 주요 임피던스들을 포함한다. 임피던스들의 값을 전술한 요구사항으로 조정할 수 있도록 하기 위하여 모두 가변인(저항 R1...R4 및 커패시터 C1, C2) 상기 임피던스(kZ_SET, Z_AST)는 도 3에 개략적으로 도시되었다. 본 발명의 개념이 주어졌을 때, 이들 주요 임피던스를 포함하는 것이 DSP(14)에서 그들을 모의 실험함으로써 제안되었다. 디지털 모의 실험은 온-칩 통합뿐만 아니라 주요 임피던스의 온-칩 융통성 및 프로그램 가능성을 제공한다. 도 3 회로의 라플라스(Laplace) 연산자에 대한 전달 함수 H(s)가 주어졌을 때, 이 전달 함수는 H(s)의 쌍 일차 사상(bi-linear mapping)에 의해 잘 알려진 z-영역으로 쉽게 변환될 수 있다. 상기 함수는 z-연산자에 대한 H(z)를 생성하는데, H(z)는 EQ 이후에 EQ1을 도 4a의 디지털 필터 회로에 더함으로써 실현된다. 제 2차 디지털 필터 함수의 가변 계수를 저항과 커패시터 값으로 적절하게 관계 지움으로써 디지털 모의 실험은 성취된다. 이 해결 방법은 예를 들어 전환형 커패시터 회로 방식에 의한 가변적이며 프로그래머블한 주요 임피던스 온-칩을 만드는 것보다 실현하기가 더 용이하다.

도 4b는 EQ1이 밖으로 분리된 RFX(17) 및 디지털 신호 수단(24)에 대한 결합형 접속 방식을 도시한다. 이 방식은 프로그램 메모리 공간을 절약하며, DSP(14)에서 수행될 명령어 수를 감소시킨다.

원칙적으로, 상기 모의 실험된 주요 임피던스가 자동으로 라인 임피던스에 최적 정합을 반영하고 및/또는 그 지점에서 최적 에코 제거를 제공하도록 상기 임피던스를 적응시키기 위하여 로컬 전기 가입자 라인 상태 및 a/b 라인(2) 상의 특성을 자동으로 측정하기 위한 수단(도시되지 않음)이 이제 제공될 수 있다. 그러한 상태들로는 라인 전압, 라인 전류, 주파수 함수로서의 임피던스 작용, 에코 임펄스 반응 등이 있다. 이리하여 이 상태들은 도 3에 개략적으로 도시된 모의 실험된 구성요소에 대한 최적 값을 자동으로 계산하기 위한 데이터를 제공한다.

전술한 관점에서 볼 때, 첨부된 청구범위에 의해 이후 정의된 바와 같은 본 발명의 사상과 범주 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 그래서 본 발명은 제공된 예들에 한정되지 않는다는 점은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (10)

1. 각 신호들이 송신 경로를 통하여 송신되고 수신 경로를 통하여 수신되는 통신 시스템에서 에코를 제거하는 방법에 있어서,

   상기 송신 경로로부터 도출되며, 상기 수신 경로에서 제거될 에코를 나타내는 에코 제어 신호를 상기 수신 경로에 공급하는 단계를 포함하되, 상기 에코-제어 신호가 디지털에서 아날로그로 변환되어서 상기 수신 경로에 공급되는 에코 디지털 제어 신호인 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 방법.
2. 통신 장치에서 에코를 제거하는 통신 장치에 있어서,

   각 신호들을 수신 및 송신하는 수신 경로 수단 및 송신 경로 수단; 및

   감지된 에코를 나타내는 에코 제어 신호를 생성하는 에코 보상 수단으로서, 상기 에코 보상 수단은 상기 송신 경로 수단 및 상기 수신 경로 수단에 결합되되, 에코를 보상하기 위해 에코 디지털 제어 신호 생성 수단, 및 상기 디지털 제어 신호 생성 수단과 상기 수신 경로 수단에 결합되는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 에코 보상 수단을 포함하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 통신 장치가 디지털로 구현된 상기 수신 경로 수단 부 및/또는 상기 송신 경로 수단부를 포함하는 디지털 신호 처리 수단을 포함하고, 그리고 상기 에코 디지털 제어 신호 생성 수단이 상기 디지털 신호 처리 수단에 또한 포함되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리 수단은 수신 필터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 수신 필터 수단 및 상기 에코 디지털 제어 신호 생성 수단은 상기 디지털 신호 처리 수단에서 결합되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 통신 장치는 하나의 주요 임피던스가 상기 통신 장치의 내부 임피던스를 나타내고, 다른 하나가 에코 능력을 나타내는, 두 개의 주요 임피던스의 배열을 포함하되, 상기 주요 임피던스들은 상기 디지털 신호 처리 수단에서 디지털로 모의 실험되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 통신 장치는 로컬 전기 가입자 라인 상태 및 특성 측정값들이 라인 임피던스에 최적 정합을 자동으로 반영하고 및/또는 최적 에코 제거를 제공하도록 상기 값들을 적응시키기 위해 상기 로컬 전기 가입자 라인 상태 및 특성을 자동으로 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
8. 제 2항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 장치는 단일 대칭 디지털-아날로그 변환기를 형성하기 위하여 상기 에코 디지털 제어 신호 생성 수단에 결합되는 상기 디지털-아날로그 변환기와 결합되는 추가적인 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서 에코를 제거하는 통신 장치.
9. 제 2항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 장치는 한편으로 상기 에코 디지털 제어 신호 생성 수단 및/또는 상기 수신 필터 수단 사이에 결합되는 하나 이상의 디지털 잡음 형상 회로와 다른 한편으로 하나 이상의 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템에서에코를 제거하는 통신 장치.
10. 상기 통신 장치에서 에코를 제거하기 위해 제 2한 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 통신 장치를 포함하는 무선 전화 장치의 무선 기지국에 있어서,

    - 상기 각 신호들을 수신 및 송신하는 수신 경로 수단 및 송신 경로 수단; 및

    감지된 에코를 나타내는 에코 제어 신호를 생성하는 에코 보상 수단으로서, 상기 에코 보상 수단은 상기 수신 경로 수단에 결합되되, 에코를 보상하기 위해 에코 디지털 제어 신호 생성 수단, 및 상기 디지털 제어 신호 생성 수단과 상기 수신 경로 수단에 결합되는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 에코 보상 수단을 포함하는, 무선 전화 장치의 무선 기지국.